清華新聞網(wǎng)2月4日電（通訊員 徐國(guó)暢）人類(lèi)活動(dòng)加劇了自然礦產(chǎn)資源空間轉(zhuǎn)移，經(jīng)工業(yè)代謝與城市代謝形成了“城市礦產(chǎn)”資源。隨著地下原生礦產(chǎn)資源的枯竭，由“城市礦產(chǎn)”資源提取獲得的二次金屬資源已成為替代自然礦產(chǎn)資源，維持產(chǎn)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的重要支柱，并呈現(xiàn)越來(lái)越核心的作用。傳統(tǒng)自然礦產(chǎn)資源可以按照儲(chǔ)量（Reserve）和資源量（Resource）等進(jìn)行分類(lèi)分級(jí)，該分級(jí)分類(lèi)方法在原生礦產(chǎn)資源開(kāi)采、管理、利用以及國(guó)民經(jīng)濟(jì)建設(shè)等方面發(fā)揮了重要的指導(dǎo)作用。但是，目前尚缺少“城市礦產(chǎn)”資源分級(jí)分類(lèi)方法，并且其產(chǎn)生機(jī)制、代謝特征尚不完全清楚，嚴(yán)重阻礙了相關(guān)產(chǎn)業(yè)政策的高效制定以及技術(shù)的普遍應(yīng)用。
社會(huì)性、資源環(huán)境交互性是“城市礦產(chǎn)”區(qū)別于原生礦產(chǎn)的本質(zhì)特征，也決定了其分級(jí)分類(lèi)具有復(fù)雜性和多學(xué)科特點(diǎn)。環(huán)境學(xué)院研究員曾現(xiàn)來(lái)等研究人員經(jīng)過(guò)10年的研究，獨(dú)辟蹊徑地提出了解決“城市礦產(chǎn)”資源儲(chǔ)量分類(lèi)劃分及量化方法。
圖1.“城市礦產(chǎn)”資源分類(lèi)框架和量化方法
研究人員基于已建立的可回收性、回收潛力等基礎(chǔ)模型，構(gòu)建了包含城市礦產(chǎn)資源量（UM-R）、次經(jīng)濟(jì)資源量（UM-SR）、儲(chǔ)量基礎(chǔ)（UM-B）、技術(shù)受限儲(chǔ)量基礎(chǔ)（UM-LB）及儲(chǔ)量（UM-E）等五個(gè)層級(jí)的“城市礦產(chǎn)”分類(lèi)框架，并開(kāi)發(fā)了基于“物質(zhì)流—經(jīng)濟(jì)價(jià)值閾值—分離與回收率”的三步量化模型，用于判定城市礦產(chǎn)的可利用性（資源）與可開(kāi)采性（儲(chǔ)量）。該體系可與《聯(lián)合國(guó)資源分類(lèi)框架》（UNFC）實(shí)現(xiàn)對(duì)接，為技術(shù)可行性與經(jīng)濟(jì)可行性的評(píng)估提供量化支撐。
以中國(guó)家電、電子設(shè)備與汽車(chē)產(chǎn)業(yè)為案例，研究對(duì)42種金屬進(jìn)行了系統(tǒng)分析。結(jié)果顯示，2023年中國(guó)城市礦產(chǎn)資源增加量達(dá)到約2700萬(wàn)噸，其中8種金屬具備經(jīng)濟(jì)可采性，26種尚不可采，另有8種處于臨界狀態(tài)。若提升鐵、鋁、銅及貴金屬的分離與回收率，可減少約9%–15%的原生礦依賴(lài)；優(yōu)化輕金屬與稀土等37種金屬的回收價(jià)值閾值，可替代7%–42%的原生礦開(kāi)采，從而使家電與汽車(chē)行業(yè)的整體回收利用率由目前的約1/3提高至近一半。
圖2.中國(guó)家電、電子設(shè)備及汽車(chē)中的“城市礦產(chǎn)”資源分級(jí)分類(lèi)
該研究表明，未來(lái)資源保障體系將依賴(lài)“原生礦+城市礦”的聯(lián)合供給模式，而科學(xué)的分類(lèi)與量化方法將成為國(guó)家資源安全的重要基礎(chǔ)。隨著我國(guó)“無(wú)廢城市”建設(shè)與高值化回收技術(shù)的推進(jìn)，多元化的“城市礦產(chǎn)”將在人類(lèi)社會(huì)邁向“無(wú)廢社會(huì)”與資源可持續(xù)的道路上扮演關(guān)鍵角色。
相關(guān)研究成果以“面向循環(huán)經(jīng)濟(jì)劃分城市礦產(chǎn)的資源與儲(chǔ)量”（Classifying urban mineral resources and reserves for a circular economy）為題于1月30日正式發(fā)表于《科學(xué)通報(bào)》英文版（Science Bulletin）。
清華大學(xué)環(huán)境學(xué)院博士后徐國(guó)暢（已出站，現(xiàn)為日本國(guó)立環(huán)境研究所副研究員）為論文第一作者，曾現(xiàn)來(lái)為論文通訊作者，清華大學(xué)環(huán)境學(xué)院教授李金惠以及日本國(guó)立環(huán)境研究所研究員中島謙一、研究員南齋圭介為論文共同作者。研究得到國(guó)家自然科學(xué)基金、國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃及中國(guó)博士后科學(xué)基金等項(xiàng)目的支持。
相關(guān)論文鏈接：
https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S2095927325011624?via%3Dihub
供稿：環(huán)境學(xué)院
編輯：贠爾茹
審核：黃思南
